187654. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a Bayer-rendszerű timföldgyártás NAOH veszteségeinek csökkentésére
1 2 187 654 3 CaO ■ A1203 • 8 H20 + 3 Na2C03 + n H20 ^ 3 CaCOj + 2 NaA102 + 4 NaOH + (n + 6) H20 E felismerés alapján a vörösiszap kausztifikálást, amelynek során a vörösiszapot mésszel vagy mész- 5 tejjel kezeljük keverés közben 70-110 °C hőmérsékleten, 0,5-5 órán át, a találmány szerint úgy végezzük, hogy a kausztifikáláshoz a vörösiszapot egy M tagú vörösiszap-mosósor í-edik tagjából, ahol M^3és2^i<M, 10 elágaztatva vezetjük el, adott esetben besüritjük, folyadékfázisának kausztikus Na20 koncentrációját, ha az az 5-40 g/liter értéktartományon kívül esik, az értéktartományon belüli értékre állítjuk be, 15 és mésztartalmát mész vagy mésztej adagolásával az összes A1203 tartalmára számítva A1203 mólonként 1-3,2, előnyösen 2-2,5 mólra egészítjük ki, majd a meszes kezelés után a vörösiszap oldatfázisában eredetileg jelen levő Al203-ra számítva mó- 2o Ionként 3-4 mól, előnyösen 3,2-3,4 mól szódával keverjük 1-4 órán át 80-100°C, előnyösen 90-95 °C hőmérsékleten, majd szükség esetén a szóda fölöslegét mész vagy mésztej hozzáadásával ismert módon kausztifikáljuk, azután a zagyot - ki- 2s vánt esetben besűrítés után - visszavezetjük a vörösiszap-mosósor i + 1-edik tagjába. További vizsgálataink során megállapítottuk, hogy szélsőséges összetételű, elsősorban nagy szilikáttartalmú bauxitok feldolgozása esetén célszerű 3Q AI203 mólonként 4 mólig terjedő mésztartalmú közegben dolgozni, és a regenerálást nagyobb menynyiségü, az oldatfázis Al203-tartalmára számítva mólonként legfeljebb 8 mól szódával végezni. A találmány szerinti eljárással feldolgozandó za- 35 gyot a vörösiszap-mosósor valamely tagjának alsó részéből, célszerűen a készülék kónuszából vezetjük el. Az üzemi technológiai adottságoktól függően feldolgozhatjuk egy vörösiszapmosó teljes zagymennyiségét vagy annak egy részét. A találmány 4Q szerinti vörösiszap kausztifikálást a mosósor két egysége közé iktatjuk be. A feldolgozandó zagyot abból a készülékből vezetjük el, amelyben a zagy folyadékrészének kausztikus Na20 koncentrációja 5-40 g/liter vagy olyan, e tartományhoz közeli érték, amely a későbbi műveletek, elsősorban a mész- 45 tej adagolása folytán a kívánt határok közé tolódik el a kausztifikálás tartamára. A kausztikus NaOH koncentráció előnyösen 10—25 g/liter folyadékfázisban. Egyébként célszerű arra törekedni, hogy a találmány szerinti műveleteket az utolsó mosótól 50 minél távolabb eső egységek közé iktassuk be. Adott esetben előnyös lehet a feldolgozandó zagyot a kausztifikálás előtt besűríteni. Ezt célszerűen ülepítéssel és azt követő dekantálással végezzük. A folyadékot visszavezetjük a lúg-körfolyamatba. Az adott esetben besűrített zagyot bevezetjük egy fűthető keverős edénybe, ahol meszet adunk hozzá. A meszet - a zagy mésztartalmát figyelembe véve - olyan mennyiségben adagoljuk, hogy a zagy öszszes A1203 tartalmára számítva A1203 mólonként 60 1,0-3,2 mól, előnyösen 2-2,5 mól mész legyen jelen a rendszerben. Adagolhatunk égetett vagy oltott meszet, célszerűen azonban mésztejet használunk. Ennek hígításával korrigálhatjuk a zagy oldatfázisának kausztikus NaOH koncentrációját is, mint erre a fentiekben már utaltunk. A mész mennyiségének beállítása után a zagyot 70—110 °C, célszerűen 80-100 °C hőmérsékletre melegítjük, és ezen a hőmérsékleten keverjük 0,5-5 órán át. A kausztifikálás ideje általában 3-3,5 óra. Az említett koncentrációviszonyok között a zagyban számos kémiai átalakulás megy végbe, amelyeket egyidejűleg eddig nem figyeltek meg. így az oldatfázis A1203 tartalma teljes egészében átalakul 3 CaO • A1203 • 8 H20 összetételű vegyületté. Az oldatban lévő Na2C03 a kalciumhidroxiddal a Ca(OH)2 + Na2C03 = CaC03 + 2Na0H egyenlet szerint reagál. A szilárd fázisban levő szodalit, illetve kankrinit típusú vegyületek, melyek összetétele a 3 (Na20 • A1203 • 2 Si02)Na:,X ■ n H20 képletnek felel meg, ahol X egy ásványi sav két egyenértéknyi anionja, így például CO] vagy S2“ ion vagy két OH“, AlOj vagy Cl“ ion, mintegy 60-80% arányban átalakulnak 3 CaO ■ A1203 • k Si02 • (6-2k) H20 képletű vegyületekké, ahol k értéke 0,6-2, általában mintegy 1,5. Ezután a zagyhoz hozzáadjuk a fent említett mennyiségű szódát, hogy megbontsuk a kausztifikálás során képződő regenerálható 3 CaO • Al203 • • 8 H20 képletű kalcium-aluminátot. Előnyösen úgy járunk el, hogy a Bayer körfolyamat híglúgjának bepárlásakor kivált és egyébként nem értékesíthető szódasót használjuk fel ehhez a művelethez, szükség esetén kellő mennyiségű friss szódával kiegészítve. A szódás regenerálás ideje 1-4 óra, előnyösen mintegy 2 óra, hőmérséklete 80-100 °C, előnyösen 90-95 °C. Mint az előző műveletnél, itt is fontos a rendszer intenzív keverése, hogy biztosítsuk a lehető legjobb fázisérintkezést. A kalcium-aluminát megbontása után a rendszerben esetleg visszamaradó sók fölöslegét újabb mészadagolással kausztifikáljuk. Ezt a műveletet a kausztifikálás bármilyen szokásos módján elvégezhetjük. Mielőtt a zagyot visszavezetnénk a vörösiszapmosósorba, előnyösen ismét besüritjük, célszerűen ülepítéssel és azt követő dekantálással. Ez a művelet különösen akkor előnyös, ha a folyadékfázis viszonylag nagy mennyiségű kausztikus Na20-t tartalmaz, mert akkor az elválasztott lúgot az NaOH-tartalmával azonos vagy ahhoz hasonló NaOH koncentrációjú mosóegységbe vezethetjük vissza. A találmány szerinti műveletsort zárt (szűrőt tartalmazó) és nyitott (szűrőt nem tartalmazó) vörösiszap-mosósorhoz egyaránt csatlakoztathatjuk. Ez utóbbi lehetőség éppen egyike a találmány előnyeinek. A találmány ugyanis szűrők alkalmazása nélkül is lehetővé teszi a körfolyamat NaOH veszteségének jelentős csökkentését. A találmány szerinti komplex kausztifikálási műveletet célszerűen keverős tartályokból álló kaszkád rendszerű reaktorokban végezzük. Végrehajt-3
